SWCC测定过程产生的容重变化对SWCC参数的影响

土壤水分特征曲线（SWCC）测定过程本身会引起很大的容重变化。随着容重的增大,土壤的持水特性也发生改变。为了明确这种容重变化对土壤水分特征曲线的影响,本研究以4种原状土壤为例,用离心机法测定了不同定容重下的土壤水分特征曲线,分析了容重变化对Brooks-Corey和van Genuchten模型参数的影响。结果表明：土壤的容重越大,相同吸力下所对应的有效饱和度就越大,水分特征曲线就越平缓。4种土壤的参数A和α均随容重的增大而减小,可用幂函数表示。黑垆土和土娄土的λ、n随容重的增加而增大,可用线性函数描述,有别于黄绵土和红壤。从总体上看,无论扰动与否,土壤水分特征曲线测定过程引起的容重变化对粉质粘壤土和粉质粘土的影响情况一致。与van Genuchten模型相比,Brooks-Corey模型参数与容重具有更强的关系性。本研究有益于土壤水分特征曲线测定过程中容重影响因素的修正。     

晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响

[目的] 探究晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响,评价砒砂岩不同添加量对砂黄土的改良效果,为该区沙化土地修复工作提供理论依据。[方法] 将砒砂岩与砂黄土按照不同配比进行重构,研究其饱和导水率、土壤水分特征曲线、土壤有效持水量等指标。[结果] ①随着砒砂岩比例的增加(0%～100%),重构土中砂粒(0.05～2 mm)含量下降8.1%～33.5%,粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(＜0.002 mm)含量分别增加5.2%～21.0%,2.9%～12.5%。当砒砂岩与砂黄土比例达到75∶25时,重构土壤质地由砂壤土转变为壤土;当砒砂岩与砂黄土按照25∶75比例混合时,该处理在10 ℃时的K_s为4.07×10^-6 m/s,与黄土高原地区典型的黄绵土田间自然状态下的K_s值相近; ②砒砂岩添加量对土壤水分特征曲线的影响主要在高吸力段,当砒砂岩与砂黄土的比例为25∶75时,土壤水分有效性相对较高; ③随着砒砂岩含量增加土壤保水性能呈现上升趋势,砒砂岩的添加比例越高,重构土壤饱和含水量(θ_s)和残余含水量(θ_r)越大。[结论] 砒砂岩与砂黄土按25∶75比例重构(土壤容重1.41 g/cm³)土壤有效持水量显著高于其他处理,是晋陕蒙地区土壤改良的有效方法。     

浙中三个桔园土壤的水分性质及结构改良剂的应用效果

在实验室条件下研究了浙中金衢盆地三个桔园土壤的持水特性、饱和导水率、蒸发强度及三种土壤结构改良剂对土壤团聚作用和蒸发强度的影响.结果表明,持水量与<0.01mm物理性粘粒含量呈正相关(r=0.933^*);饱和导水率与团聚体平均重量直径呈正相关(r=0.956^**),而与结构破坏率呈负相关(r=-0.996^**).当土壤吸力在50-100kPa时,桔园就需灌溉.加入三种土壤结构改良剂后能明显改善土壤水稳性团聚体,其效果为聚乙烯醇>聚丙烯酰胺>水解聚丙烯腈;使土壤的日平均蒸发强度减少,其减少的顺序为黄筋泥>紫砂土>红砂土.土壤饱和导水率K₁₀值紫砂土>黄筋泥>红砂土,主要取决于土壤水稳性团聚体的平均重量直径,二者呈正相关(r=0.956^**).     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地土壤水分特征曲线及模拟

为研究干旱荒漠地区土壤水分特征的变化规律并探讨土壤水分特征曲线拟合模型的适宜性,以古尔班通古特沙漠南缘丘间地为研究对象,应用压力膜仪测定了丘间地剖面各土层(0—150cm)的土壤水分特征曲线,结合土壤容重、颗粒分布及饱和含水率等性质,分析了丘间地不同土层水分特征和孔隙大小的分布状况,明确了Gardner模型和van Genuchten模型拟合的适用性。结果表明:(1)丘间地剖面砂质土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,低吸力段(0~100kPa)各土层水分特征曲线走势陡直,释水性强;中高吸力段(100~1 500kPa)曲线趋于平缓,持水性强。水分曲线特征与其物理性质一致,各土层物理性质差异较小,曲线的差异也较小。(2)丘间地剖面各土层大孔隙由上到下不断增加且20—40cm土层的小孔隙最多,有助于春季积雪融化迅速入渗到土壤里贮存,对植物吸收利用水分有重大意义。(3)两模型都能很好地拟合丘间地的土壤水分特征曲线,VG模型的拟合效果优于G模型,但G模型形式简单、参数少且易于求解,更便于实际应用。     

淮北主要土壤持水性能及其与颗粒组成的关系

本文研究了淮北主要耕作土壤的持水曲线、颗粒组成和微团聚体组成等物理性质,发现经验方程θ=AS^-B在中、低吸力段对土壤持水曲线有良好的模拟性,F检验都达到0.001的显著性水平。由此推导出比水容量为:C_θ=-(dθ/ds)=ABS^-(B+1),用解析法计算出各吸力值下不同土壤的比水容量,并认为AB值可作为土壤持水性能好坏的评价指标。同时尝试了以对数S型曲线的I型:P=1/a₂+b₂c^-lgD拟合土壤的颗粒大小分配曲线,以Ⅱ型:N(μ,σ)=a₂+b₂ lgD拟合微团聚体分布曲线,得到了较好的结果。并分析了土壤水分性质与其它物理性质的关系,以及这三个拟合方程中各参数的意义与相互关系,说明该区域土壤持水性能与颗粒组成、微团聚体有密切相关。     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析,为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个,统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明,全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05）,MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20）,（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地,旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09,RMSE=0.17,n=759）,以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16,RMSE=1.24,n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低,呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系,可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

太湖地区水稻土的物理特性与少免耕法的关系

本文从土壤物理特性和作物生长的关系探讨了耕作的要求.土壤水分能量特性可被机械扰动改变,这是导致土壤粘闭的重要原因.水稻土的含水量和有效水均以表土高,而下层低,含水量和容重成线性负相关(n=62,r=-0.909^**).土壤扰动可提高持水量,长年免耕在干旱年份可能会出现水分不足问题.土壤含水量、气容量和机械强度三者的变化相互联系.由三个因素决定的小麦生长最佳范围是在水分吸力0.02-0.5巴内,而田间持水量大于塑性限,所以秋季耕作必然导致土壤粘闭.免耕土壤的容重一般在1-1.25g/cm₃之间,是稻麦生长的较佳环境,所以水稻土本身存在适合稻麦免耕生产的条件.根据水稻和三麦分别52和23组次对比试验,水稻免耕增产19斤/亩,三麦49斤/亩,均达到极显著水平(p=0.01).平田地区连续三年免耕土壤不恶化,囊水型土壤第二年开始有变差趋势,但产量不减低.免耕有保护土壤结构的作用,但不利于结构发展.     

三峡库区紫色砂岩不同发育程度土壤入渗特征及其影响因素

为探究典型母岩不同发育程度土壤入渗特征,在三峡库区王家桥小流域采用圆盘入渗仪测定新成土（S1）、雏形土（S2）、淋溶土（S3）3种紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,并用3种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这些模型的适宜性。结果表明：（1）不同发育程度间土壤理化性质差异显著。雏形土和淋溶土土壤容重较新成土分别增加10.71%,19.50%,土壤总孔隙度分别降低8.79%,18.69%,通气孔隙度分别降低67.40%,8.16%,土壤黏粒含量分别增加10.01%,38.36%,砂粒含量分别减小8.09%,48.29%,土壤有机质分别增加2.88%,8.68%。（2）不同发育程度土壤间初始入渗率、平均入渗率、饱和导水率均表现为新成土>雏形土>淋溶土,雏形土、淋溶土平均入渗率及饱和导水率分别是新成土的0.99,0.58和0.89,0.83倍。（3）不同发育程度土壤理化性质差异对土壤入渗具有显著影响,土壤入渗速率与总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度、砂粒含量呈正相关关系,与容重、黏粒含量、有机质含量呈负相关关系。（4） Horton模型对紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程拟合效果最优（R²=0.942）,Kostiakov模型次之（R²=0.858）,Philip模型拟合效果较差（R²=0.832）。通过观测与模拟不同发育程度土壤入渗过程,研究结果可为流域土壤水分运移规律探究提供有益借鉴。     

广西岩溶区不同植被类型土壤水分特征及影响因素

[目的]了解岩溶区不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线及其影响因素,为岩溶山区土壤水分运动的定量分析提供理论依据。[方法]通过野外调查与室内分析,研究广西平果果化典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线。[结果]van Genuchten模型、Brooks—Corey模型和Gardner 3种模型对土壤水分特征曲线的拟合效果都很好,相关系数均在0.93以上,且残差平方和都小于0.000 5,但van Genuchten模型的拟合效果最好;土壤持水能力与植被的正向演替、饱和含水量、非毛管孔隙度、粉粒含量显著负相关,与土壤容重、黏粒含量、毛管孔隙度、初始含水量和毛管含水量极显著正相关;不同植被类型,相同吸力下,表层和底层土壤的持水能力最强,中间土层的持水能力较差;不同土层深度,相同吸力下,荒地的持水能力最强,林灌的持水能力最差。[结论]同一吸力下的土壤持水能力呈现出随植被的正向演替而不断降低的趋势;研究区影响土壤水分特征曲线的主导因素是非毛管孔隙度。     

白浆土型人参栽培床土的分形维数特征

运用土壤颗粒表面分形维数计算方法,研究了吉林省白浆土型人参栽培床土的分形维数的特点。结果表明白浆土型人参床土颗粒表面的分形维数介于2.890～2.963之间,并随黏度增加有增大的趋势。同时统计分析表明,土粒表面分形维数与土壤的容重、孔隙度及难效水(水吸力>60 kPa)均具有显著相关性(相关系数分别为0.747^*,0.796^*和0.798^*);与土壤中>0.25 mm团聚体的百分含量呈极显著的相关(相关系数为0.826^**)。分形维数可以作为衡量白浆土型人参床土的物理肥力指标之一。     

激光法与湿筛－吸管法测定土壤颗粒组成的转换及质地确定

湿筛-吸管法是测定土壤颗粒组成(PSD)的传统方法,而激光法则是新兴的土壤颗粒测定方法,为了明确二者测定数据间的转换关系,应用两种方法分别测定了中国6个主要土纲的265个土壤样品。结果表明,激光法测定的土壤黏粒含量明显地小于湿筛-吸管法测定的数据,激光法测定的土壤粉粒含量明显地大于湿筛-吸管法测定的数据,而对于土壤砂粒含量的测定结果二者互有高低。两种方法测定的黏粒、粉粒和砂粒间均分别具有很好的相关性,甚至按照美国的7级分类标准,每个粒度级别在两种方法间均具有很好的相关性。按照激光法和吸管法测定数据间的转换关系式得出了用激光法测定数据的砂土、壤土和黏土质地划分界限,从而能够应用激光法测定的数据直接进行质地划分,这对于推动激光法在土壤学中的进一步应用和推动土壤科学的发展均具有重要意义。     

推求土壤水分运动参数的简单入渗法Ⅰ.理论分析

预报非饱和土壤水分运动必须首先获得土壤水分运动参数。土壤水分运动参数包括土壤水分特征曲线和导水率。本文使用积分方法求解了一维水平非饱和土壤水分运动问题,根据其建立了椎求非饱和土壤水分运动参数的简单人渗法,用以推求ｖａｎ Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ特征曲线模型中的参数α和ｎ。α和ｎ是根据湿润区的特征长度、吸渗率和土壤的饱和导水率（ｋ）来确定的,而非饱和导水率可由α、ｎ和ｋｓ确定。这一项的简单人渗法是基于Ｒｉ     

大空间尺度土壤质量评价研究进展与启示

土壤质量评价的空间尺度决定了评价结果的适用范围与功能,然而一直以来大空间尺度相关研究相对缺乏。为了分析其核心内容、方法论特征和发展趋势,构建了土壤质量评价相关概念认知框架,综述了当前大空间尺度理论研究和多国实践。分析结果表明:(1)全球—地区尺度土壤质量评价研究基本遵循了"制定评价目标—明确评价对象和涉及的土壤功能—选取评价指标与评价模型—输出评价结果"的技术路线,在评价目标、对象和指标选取等方面侧重反映土壤的自然资源属性与固有质量,常见综合评价模型应用;(2)土壤功能分解与表达逐渐成为土壤质量评价的核心,驱动了相关研究的多维度、多尺度发展。目前亟待开展:对应复合管理目标的广域空间土壤质量统一评价,根据土壤功能分布、土壤类型特征及土地利用方式,明确国家土壤资源分区利用与保护策略;通过多源地学数据集成与基于土壤功能的评价模型研发,发现大空间尺度土壤质量演变规律,协同大、中、小空间尺度研究以探明土壤质量评价的尺度效应。     

两种土壤导气率测算模型的对比分析

土壤导气率是重要、易测量的土壤参数,其价值在于可以预测田间饱和导水率,反映土壤孔隙和土壤结构特征。国内外学者提出不同土壤导气率测算模型。本文通过对比瞬态法和稳态法两种土壤导气率测算模型,分析两模型在测量效率、经济性等方面优缺点,以及测量结果的相对误差变化幅度。瞬态法相对稳态法,无须测量通过土样的气体数量,测量时间短,且只需少量体积的气体通过土样,对土样结构破坏小;而稳态法测量技术较成熟,计算方便。室内对60组土样测算结果表明,瞬态法与稳态法测量结果之间具有极显著的相关性,可用线性函数关系式y=0.979 1 x表示;以稳态法为标准,两种方法测量结果相对误差变化幅度在0.5%~45%之间,80%以上测量结果相对误差变化幅度<15%,仅有少数变化幅度>20%;同时,试验结果也验证了稳态试验中气体传导速率Q与测量仪内封闭气体压强值△P存在显著的线性关系,及Kirkham提出的在瞬态模型中被测土样密封端压力动态变化与时间t之间存在线性关系。     

Estimation and analysis of soil hydraulic properties through infiltration experiments: comparison of BEST and DL fitting methods

The BEST method (Beerkan estimation of soil transfer parameters through infiltration experiments) appears promising and easy to estimate not only saturated hydraulic conductivity but also water retention and hydraulic characteristics. However, few tests have been conducted to test the methodology. This study involved field BEST infiltration experiments for three layers (surface, 15 and 30 cm) for each of three soils with different soil textures under grassland. By comparing BEST with DL (differentiated linearization method), we found that the DL method did not produce a good estimate of the soil hydraulic properties and neither did it identify the transient flow state. The BEST method resulted in reasonable results and is therefore promising. However, with BEST we encountered some anomalies when calculating hydraulic properties in some cases with too few data points under the transient flow state. We show that the application of BEST field experiments requires a wide range of soil water content from initial to saturated states so as to include sufficient transient flow. The soil hydraulic properties determined using the BEST method showed contrasting characteristics between different soil textures with higher saturated hydraulic conductivity under coarse texture and lower values under loam textures, especially with highly compacted soils. Vertical variation in soil hydraulic properties was significant, and the surface layer had a lower saturated hydraulic conductivity partly caused by compaction (high bulk density) or by remnants of grass plants. Further research on the effects of compaction and grass plants on soil hydraulic properties is needed.     

土壤呼吸及其三个生物学过程研究

土壤呼吸包括3个生物学过程:植物根系呼吸,土壤微生物呼吸,土壤动物呼吸,3个过程呼吸所利用的C源不同,对土壤呼吸的贡献也有差异,精确分离并量化土壤呼吸3个生物学过程是土壤呼吸研究的一个重点和难点,只有了解各组分呼吸的机理及其在土壤总呼吸中的比例,才能掌握土壤呼吸的实质,从而了解陆地生态系统地下C通量和C分配格局。笔者在综合分析国内外相关研究的基础上,对土壤呼吸的3个生物学过程呼吸原理,影响机制,研究现状及进展等进行了比较和评述,重点提出分离量化3个生物学过程呼吸的方法及原理,尤其针对野外原位测定土壤动物呼吸,首次给予重点分析并探讨相关研究方法。     

青海湖芨芨草干草原浅层土壤温度和导温率的基本特征

通过解析芨芨草(Achnatherum splendens)干草原原生植被生长季中期5、10、20、40、60和80cm 6个土层连续监测的土壤温度资料,探讨其生长季土壤温度和土壤导温率的基本特征。结果表明:芨芨草干草原表层(<20cm)土壤温度日变化明显,遵循正弦波动规律;20-40cm为正弦波动和线性振荡的过渡层,40cm以下无显著日变化。土壤温度日变化振幅(A)和相位(φ)随土壤深度(z)增加分别呈现几何级数衰减(A=4.60e-6.74z,R2=0.93)和线性延迟(φ=6.14z+7.67,R2=0.95)模式;表层土壤温度对脉冲式降水表现为渐变式响应并出现同温层;典型晴天下土壤导温率(κ)随土壤深度增加而指数升高(κ=2×10-7e4.21z,R2=0.92),34.7cm土层的土壤温度日变化与5.0cm反相,而土壤温度日变化恒温层为86.0-102.0cm土层。     

我国土壤质量及其评价研究的进展

在阐述了土壤质量的内涵基础上,分析了土壤质量和土壤健康、土地质量及土壤服务功能的联系。重点对我国土壤质量的评价研究进行了回顾和概述,从指标体系的选取和评价方法入手,探讨了评价的发展过程,分析了我国土壤评价指标体系因子选择的范围,在论述了国际土壤质量最新进展的基础上,指出了生物学指标研究是需要加强的方向;同时着重分析了我国土壤质量评价方法研究的进展,对我国土壤质量评价的方法进行了概括,指出了空间化,过程化,应用化和综合化的发展方向,并讨论了我国土壤评价研究的方向和趋势。     

河南温孟滩移民安置区淤改土土壤肥力评价

用土壤肥力指数评价法评价了河南温孟滩移民安置区淤改土壤的肥力状况。结果表明,温孟滩移民安置区淤改土的土壤肥力已经达到该区周边农田平均土壤肥力的水平。